Wind power is still the most promising renewable energy in the year of 2013. The wind turbine system (WTS) started with a few tens of kilowatt power in the 1980s. Now, multimegawatt wind turbines are widely installed even up to 6–8 MW. There is a widespread use of wind turbines in the distribution networks and more and more wind power stations, acting as power plants, are connected directly to the transmission networks. As the grid penetration and power level of the wind turbines increase steadily, the wind power starts to have signifi- cant impacts to the power grid system. Therefore, more advanced generators, power electronic systems, and control solutions have to be introduced to improve the characteristics of the wind power plant and make it more suitable to be integrated into the power grid. Meanwhile, there are also some emerging technology challenges, which need to be further clarified and investigated. This paper gives an overview and discusses some development trends in the technologies used for wind power systems. First, the developments of technology and market are generally discussed. Next, several state-of-the-art win d turbine concepts, as well as the corresponding power electronic converters and control structures, are reviewed, respectively. Furthermore, grid requirements and the technology challenges for the future WTS are also addressed

چکیده

توان بادی در سال 2013 همچنان امید بخش ترین انرژی تجدید پذیر است. سیستم توربین بادی (WTS) با چند ده کیلووات توان در دهه 1980 شروع به کار کرد. اکنون، توربین های بادی چند مگاواتی حتی تا MW 8-6 به طور گسترده نصب شده اند. استفاده گسترده ای از توربین های بادی در شبکه های توزیع وجود دارد و ایستگاه های توان بادی زیادی که به صورت نیروگاه عمل می کنند، به صورت مستقیم به شبکه انتقال متصل شده اند. همچنان که نفوذ شبکه و سطح توان توربین های بادی به طور پیوسته افزایش می یابد، توان بادی شروع به تأثیر گذاری بر سیستم شبکه قدرت می کند. بنابراین، ژنراتورهای پیشرفته تر، سیستم های الکترونیک قدرت و حل های کنترلی باید به منظور بهبود مشخصه های نیروگاه بادی و مناسب تر کردن آن برای الحاق به شبکه قدرت معرفی شوند. ضمنا، برخی چالش های جدید فن آوری نیز وجود دارند که نیاز است بیشتر تبیین و بررسی شوند. این مقاله، مروری از برخی روندهای پیشرفت در فن آوری های به کار رفته در سیستم های توان بادی را ارائه کرده و مرورد بحث قرار می دهد. ابتدا، پیشرفت های فن آوری و بازار به طور کلی بحث شده اند. سپس، چند مفهوم پیشرفته توربین بادی و نیز مبدل های الکترونیک قدرت و ساختارهای کنترل متناظر به ترتیب مرور شده اند. به علاوه، نیازهای شبکه و چالش های فن آوری برای WTS آینده نیز مورد توجه قرار گرفته اند.

1-مقدمه

همچون ظرفیت در حال رشد سریع و اثرات قابل توجه سیستم توربین بادی (WTS) بر شبکه، فن آوری های الکترونیک قدرت استفاده شده در کاربردهای توان بادی، در طول 30 سال اخیر تغییر چشمگیری داشته اند [1]-[18]. در دهه 1980، الکترونیک قدرت برای توربین های بادی، تنها یک راه انداز نرم بود که در ابتدا برای اتصال ژنراتور القایی قفس سنجابی به شبکه قدرت به کار می رفت و تنها از تریستورهای ساده ای استفاده می شد که توان را به صورت پیوسته حمل نمی کردند [2]...